11．铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用做催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。
(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式是
________________________________________________________________________。
(2)若将(1)中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。
正极反应________________，负极反应__________________。
(3)腐蚀铜板后的混合溶液中，若Cu2+、Fe3+和Fe2+的浓度均为0.10 mol·L－1，请参照下表给出的数据和药品，简述除去CuCl2溶液中Fe3+和Fe2+的实验步骤_______________
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氢氧化物开始沉淀时的pH |
氢氧化物沉淀完全时的pH |
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Fe3+ |
1.9 7.0 4.7 |
3.2 9.0 6.7 |
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Fe2+ |
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Cu2+ |
||
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提供的药品：Cl2 浓H2SO4 NaOH溶液 CuO Cu |
(4)某科研人员发现劣质不锈钢在酸中腐蚀缓慢，但在某些盐溶液中腐蚀现象明显。请从上表提供的药品中选择两种(水可任选)，设计最佳实验，验证劣质不锈钢易被腐蚀。
有关反应的化学方程式____________________________________________________
________________________________________________________________________。
劣质不锈钢腐蚀的实验现象________________________________________________。
[解析] (1)该反应是FeCl3氧化金属铜，离子方程式为2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+
(2)将(1)中反应设计成原电池必须是Cu作负极，选择比铜不活泼的金属或碳棒为正极，FeCl3溶液作电解质溶液。装置图如右图所示：
正极：2Fe3++2e－===2F
e2+
负极：Cu－2e－===Cu2+
(3)根据表给出的数据可知，把Cu2+中混有的Fe2+、Fe3+除掉的方法是将Fe2+氧化为Fe3+，调节溶液的pH到3.2-4.7，Fe3+以Fe(OH)3的形式沉淀，过滤除去，根据除杂原则，去杂不能加杂，选择氧化剂为Cl2，加入CuO调节溶液的pH。
(4)根据题给条件，此不锈钢在盐溶液中腐蚀明显，可选择的药品为CuO、浓H2SO4，先用水稀释浓H2SO4再用H2SO4与CuO反应生成CuSO4溶液，不锈钢与CuSO4溶液反应，在不锈钢的表面有紫红色物质生成，即可验证劣质不锈钢易被腐蚀。
[答案] (1)2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+
(2)装置图如下
正极反应：Fe3++e－===Fe2+(或2Fe3++2e－===2Fe2+)
负极反应：Cu===Cu2++2e－(或Cu－2e－===Cu2+)
(3)①通入足量氯气将Fe2+氧化成Fe3+；
②加入CuO调节溶液的pH至3.2-4.7；
③过滤[除去Fe(OH)3]
(4)CuO+H2SO4===CuSO4+H2O
CuSO4+Fe===FeSO4+Cu
不锈钢表面有紫红色物质生成
21．(12分)蛇纹石矿可以看做MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2组成。由蛇纹石制取碱式碳酸镁的实验步骤如下图所示
(1)蛇纹石加盐酸溶解后，溶液里除了Mg2+外，还含有的金属离子是________________。
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氢氧化物 |
Fe(OH)3 |
Al(OH)3 |
Mg(OH)2 |
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开始沉淀pH |
1.5 |
3.3 |
9.4 |
(2)进行Ⅰ操作时，控制溶液pH＝7-8(有关氢氧化物沉淀的pH见上表)
Ca(OH)2不能过量，若Ca(OH)2过量可能会导致______溶解、________沉淀。
(3)从沉淀混合物A中提取红色氧化物作颜料，先向沉淀物A中加入________(填入物质的化学式)，然后____________________(依次填写实验操作名称)。
(4)物质循环使用，能节约资源。上述实验中，可以循环使用的物质是____________________(填写物质化学式)。
(5)现设计一个实验，确定产品aMgCO3·bMg(OH)2·cH2O中a、b、c的值，请完善下列实验步骤(可用试剂：浓硫酸、碱石灰)：
①样品称量 ②高温分解 ③________________________________________________
④____________________________ ⑤MgO称量
(6)18.2 g产品完全分解后，产生6.6 g CO2和8.0 g MgO，由此可知，产品的化学式中：a＝____________________，b＝________________，c＝______________。
[解析] (1)四种氧化物中只有SiO2不溶于盐酸。MgO+2HCl===MgCl2+H2O；Fe2O3+6HCl===2FeCl3+3H2O，Al2O3+6HCl===2AlCl3+3H2O。
(2)由沉淀表可知控制pH＝7-8时，Fe3+、Al3+均与Ca(OH)2生成Fe(OH)3、Al(OH)3。若Ca(OH)2过量，碱性增强，pH>9.4时，Mg2+会变为Mg(OH)2沉淀，而又会发生Al(OH)3+OH－===AlO+2H2O使Al(OH)3溶解。
(3)沉淀物A为Fe(OH)3与Al(OH)3，由其性质可知，要分离出红色氧化物颜料为Fe2O3，则需加过量NaOH，将Al(OH)3溶解，然后依据固液分离和固体灼烧的方法回答，发生2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O反应而得。
(4)Ⅱ中生成的沉淀B为CaCO3，高温煅烧可生成CO2，2Mg(HCO3)2Mg2(OH)2CO3+3CO2↑+H2O也产生CO2，可循环利用。
(5)见答案
(6)据元素守恒可知：n(CO2)＝n(MgCO3)＝＝0.15 mol。镁元素守恒可知：n[Mg(OH)2]＝n(MgO)－n(MgCO3)＝－0.15 mol＝0.05 mol。根据前后质量守恒可求n(H2O)＝0.15 mol，则a∶b∶c＝3∶1∶3，即为最小整数比，可得。
[答案] (1)Fe3+、Al3+
(2)Al(OH)3 Mg(OH)2
(3)NaOH或Ca(OH)2 过滤、洗涤、灼烧
(4)CaCO3或CO2
(5)③用浓硫酸吸收水蒸气 ④称量碱石灰吸收CO2前后的质量 (6)3 1 3
